新大《传热学》习题及解答第10章 传热过程分析与换热器的热计算.docx

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1、第10章传热过程分析与换热器的热计算(题解)【习题10-3】一卧式冷凝器采用外径为25mm、壁厚l.5mm的黄铜管做成换热 表面。已知管外冷凝侧的平均表面传热系数为=5700W/(m2K),管内水侧的 平均表面传热系数4 =5700W/(m2.K)0试计算下列两种情况下冷凝器按管子 外表面面积计算的总传热系数：(1)管子内表面均是洁净的；(2)管内为海水，流速大于lm/s,结水垢，平均温度小于500C；蒸汽侧有油。 解：(1)内外表面洁净时：黄铜管4 = 109W/(mK)di =do-26 = 0.025 - 2 x 0.0015 = 2.2 x 10 2m0 = 乂。(。/一八)= k 皿

2、 1&厂0)2.5x10-22.5x10-2. 2.5 xl()-2hiAi 2欣/ & huAu%.就 J 27M d, ho - 7tdol一 , + - In + - x1In+ -% 4 22 4 ho4300 2.2X10-22x1092.2 x IO-2 5700= 2201w/(m2K)(2)结水垢时：查表：P492,表10-1,海水污垢热阻凡=0.88x107 n2.K/WP493,表10-3,水蒸气(含油)污垢热阻=0.0003m2K/W2.5x1072.5x10、2.5x10-22.2x1022x1092.2 xlO-2x+In+= 1152W/(m2K)【习题 10-9】

3、 已知r=300C, /f=210,=100,=200,试计算下列流动布置时换热器的对数平均温差：(1)逆流布置；(3)一次交叉，两种流体均不混合;(4)24型壳管式，热流体在壳侧;(5)顺流布置。解：（1）逆流布置:4 4=300 C - 200 C = 100 = A 乙加 -= 210 -100 = 110 C = A0max - min H0-100AfInA%,加利 100=104.9 1一2型壳管式，热流体在壳侧;（2）一次交叉，两种流体均不混合:P=4Y = 200-100 : 05 t-t300-100查表：P480,图 10-25, - = 0.92A/, = 0.92 x

4、104.9 = 96.5（3） 1一2型壳管式，热流体在壳侧:T： 200-100 T；- 300- 100 -查表：P479,图 10-23, iff= 0.85=犷(4”)y =0.85x 104.9 = 89.2 C（4） 24型壳管式，热流体在壳侧:-/；200-100 一300-100 - 查表：P479,图 10-24,= 0.97Atm = 可=0.97 x 104.9 = 101.8(5)顺流布置:A%* =Z；-/； =300-100= 200 CAt* =210-200= 10C【习题10-13】一台1一2型壳管式换热器用来冷却11号润滑油。冷却水在管内 流动，=20, r

5、； = 50,流量为3kg/s；热油入口温度为100C,出口温 度为 6(TC, /l = 350W/(ni2 K)o 试计算：(1)油的流量；(2)所传递的热量；(3)所需的传热面积。解：(1) 11 号润滑油，7X= 1060 = 80 , q =2148J/(kgK)冷却水，.=生三=2。+ 5。= 35。C , c2 =4174J/(kg K)22=% (/- 4) = %2。2 (4 Y )二名2c2(一4)二 3x4174x(50 20)=-、(/一：) - 2148x(100-60)一=q/zQ；- 4)= 3x4174x(50-20)= 3.756x 105W(3) P = kAMm=kAMin)c(f对逆流布置：= 100-50 = 50 = AZ4 =60-20 = 40 =44.8(A&) =40对1一2型壳管式换热器:ff250-20100-20=0.37500 - 60 一门50-20查表：P479,图 10-23,少= 0.873.756x10s=27.53m2【习题10-32试证球状物体的临界热绝缘半径r = 2/z。其中，4为绝热材 料的导热系数，人为球外表面的表面传热系数，假定为常数。解：设球状物体的内半径为勺，温度为0,其外半径为乙，周围介质的温度为。 1(11) 1R =+4成 3 ro)4 肛;